JPH07123744A - 振動型モータの駆動装置 - Google Patents
振動型モータの駆動装置Info
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Abstract
を行なわせること。 【構成】 振動検知用圧電素子Sの出力電圧に含まれる
駆動用周波信号電圧をキヤンセルするための差動アンプ
11等のキヤンセル回路を設け、適正な振動検出出力を
得る。
Description
た振動型モータの駆動装置に関するものである。
又は振動波モーターと称される振動型モータが開発さ
れ、本出願人等によって実用化されている。この振動型
モータは、既によく知られているように、圧電素子もし
くは電歪素子などの電気一機械エネルギー変換素子に交
番電圧を印加することにより該素子に高周波振動を発生
させ、その振動エネルギーを連続的な機械運動として取
り出すように構成された非電磁駆動式の新型モータであ
る。
およびにそこに構成されている圧電素子の電圧供給およ
び出力電圧の取り出しの配線図である。1は該棒状超音
波モータを構成する振動体で圧電素子もしくは電歪素子
と弾性体との結合体から成る。
A相圧電素子a1、a2およびB相圧電素子b、b2と
振動検出圧電素子Sから構成されている。このときA相
圧電素子a1、a2に挟まれた部分にA相印加電圧、B
相圧電素子b1、b2に挟まれた部分にB相印加電圧を
加えることで該圧電素子が駆動される。またこのときA
相圧電素子a1、a2およびB相圧電素子b1、b2の
裏側はGND電位になっている。振動検出圧電素子Sは
同様に一方はGND電位になっており、その反対側から
信号を取り出すように構成されている。またこのとき振
動検出圧電素子Sの信号取り出し面側は、金属ブロック
と接しているがそのブロックは絶縁シートによりGND
電位から絶縁されている。よって振動検出圧電素子Sか
らその振動に応じた電力電圧がそのまま得られる。そし
て、この電圧の大きさや駆動電圧との位相差などにより
共振周波数などを求める。
ときの駆動回路を示したものである。AおよびBは該圧
電素子もしくは電歪素子に交番電圧を印加するための駆
動電極、2は交番電圧を発生する発振器、3は90°移
相器、4A、5Bは、該発振器および移相器からの交番
電圧を電源電圧でスイッチングするスイッチング回路、
6、7はスイッチング回路4A、5Bでスイッチングさ
れたパルス電圧を増幅する昇圧コイルである。8は駆動
電極Aと振動検出電極Sの信号位相差を検出する位相差
検出器である。
記図14の駆動電極Aと振動検出電極Sの信号の波形図
である。
すべきある周波数の交番電圧を与えるように発振器2に
指令を与える。このとき駆動電極Aと振動検出電極Sの
信号は図15に示すようなきれいな正弦波である。よっ
て、位相差検出器8はそのときの位相差に相当する信号
をマイコン10に出力することが可能である。マイコン
10はこの信号から現在共振周波数に対しどの程度ずれ
ているかを判断し最適な周波数で駆動するよう制御す
る。このようにして、駆動周波数の制御を行うことがで
きる。
6のように駆動用圧電素子が奇数枚になると、駆動信号
が振動体の部分に駆動電圧が印加されてしまい振動検出
用圧電素子を単に駆動用圧電素子に積層しても適正な検
出出力が得られない。
駆動電圧が高くなるという問題がある。この対策として
図17のようなフローティング構造にして従来の電圧の
半分で駆動できるという方法が考えられている。
ときの駆動回路を示したものである。A、A’および
B、B’は該圧電素子もしくは電歪素子に交番電圧を印
加するための駆動電極、2は交番電圧を発生する発振
器、3は90°位相器、4A、4’、5B、5B’は、
該発振器および移相器からの交番電圧を電源電圧でスイ
ッチングするスイッチング回路、6、7はスイッチング
回路4A、4A’、5B、5’でスイッチングされたパ
ルス電圧を増幅する昇圧コイルである。
コン10は振動波モータが駆動すべきある周波数の交番
電圧を与えるように発振器2に指令を与える。このとき
スイッチング回路4A、4A’および5B、5B’位相
の180度ずれた信号が入力されたそのタイミングでス
イッチングされる。このとき振動体の駆動電極A、A’
およびB、B’には見かけ上電源電圧の2倍の電圧がコ
イルを介して印加されているかのようになる。よって、
従来の電圧の半分で駆動できるようになる。このフロー
ティング構造を取った場合においても検出用圧電素子を
配する際して上述の問題が生じる。
17のような振動型モーター構造においては、振動検出
圧電素子Sを従来の方法と同様に単に駆動用圧電素子に
積層しても、適正な振動検出を行うことが出来ない。
なされたもので、振動検出圧電素子の出力に含まれる駆
動用周波信号分の電圧をキヤンセルするキヤンセル回路
を設け、適正な振動検出力を得る振動型モーターの駆動
装置を提供するものである。
用圧電素子との間に絶縁部材を設け、該絶縁部材を介し
て上記駆動用と検出用圧電素子を積層して、適正な振動
検出出力を得る振動型モータの駆動装置を達供するもの
である。
ータの側面図およびそこに構成されている圧電素子の電
圧供給および出力電圧の取り出しの配線図を示す。
検出する部分の回路のブロック図である。図1における
駆動の部分は従来例の図16と同じである。本実施例で
はB相駆動用圧電素子のB相を印加する側に振動検出圧
電素子sが設けられており、その反対側には振動検出圧
電素子sの信号を取り出す電極Sが設けられている。
Bと振動検出電極Sの間に作動増幅器11が設けられて
いることである。図3に、駆動電極A、および振動検出
電極Sの部分の波形図を示す。
その圧電素子の反対に印加されている電圧成分が重畳さ
れた波形になっている。すなわち、振動検出電極Sから
は振動検出信号とB相駆動波形が重畳された波形になっ
ている。よって、差動アンプ11で重畳された波形成分
を取り除くことで図15と同様な正弦波波形が得られ
る。この信号を振動検出信号として用いられば従来と同
様に最適な周波数で駆動することができる。
モータの側面図およびそこに構成されている圧電素子の
電圧供給および出力電圧の取り出しの配線図を示す。
検出する部分の回路のブロック図である。図4における
駆動の部分は従来例の図17と同じである。本実施例で
はB相駆動圧電素子のB’相を印加する側に振動検出圧
電素子sが設けられており、その反対側には振動検出圧
電素子sの信号を取り出す電極Sが設けられている。
駆動電極AとA’の間、および駆動電極B’と振動検出
電極Sとの間に差動増幅器11、12がそれぞれ設けら
れていることである。図6に、図5のA、A0、A’、
およびB0、B’と振動検出電極Sの部分の波形図を示
す。スイッチング回路4Aからの信号A0とスイッチン
グ回路4A’からの信号A’はちょうど位相が反転して
いる。また、5B、5B’からの信号B0、B’は、4
Aの信号に対して90度位相がずれ、かつそれぞれの位
相が反転した信号が出力される。駆動電極Aと振動検出
電極Sの波形は正弦波状の波形にその圧電素子の反対に
印加されている電圧成分(すなわちA、B’)が重畳さ
れた波形になっている。よって、差動アンプ11、12
でそれぞれの重畳された波形成分を取り除くことで図6
のA−A’、S−B’波形の如くきれいな正弦波が得ら
れる。
れた電圧および振動検出用圧電素子sの両端から得られ
る電圧を求め、その位相差を位相差検出器8にて検出す
ることで正規の位相差特性を検出することができる。そ
してマイコン10はこの信号から現在共振周波数に対し
どの程度ずれているかを判断し最適な周波数で駆動する
よう制御する。
ク図である。
差動増幅器を用いずに行うもので、差し引くべき信号の
かわりにその信号と逆位相の信号をインピーダンスをそ
ろえて加えているというものである。すなわち第2の実
施例では振動検出用圧電素子の電極Sに対し振動検出用
圧電素子sの反対側の印加電圧B’を差し引いていた
が、そのかわりにB’とちょうど位相の反転しているB
0を加えるようにした。駆動のAに対してもA’と位相
の反転しているA0を加えた。このようにもともと持っ
ている信号を利用することで差動増幅器のいらない簡単
な回路で共振周波数の検出が可能である。
1本のみが各信号取り出し部についているだけだが、実
際には電圧を小さくする分圧回路やコイル、コンデンサ
などのインピーダンス素子もマッチングをとるためにつ
けられる場合もある。
モータを駆動する部分と振動検出する部分の回路のブロ
ック図である。本実施例では図5、図7において振動検
出用電極Sの信号とA相と比較しているのに対して比較
対照を振動検出用圧電素子sが接しているB相に変えた
ものである。この構成にするとB’の電極が共通で使え
るためモータからの線の引き出しを減らすことができ
る。
おけるモーター側面図及び回路ブロック図である。該図
10においては、振動検出圧電素子を2枚S 1 、S 2
設け、その中間から電極Sを引き出している。尚、該
圧電素子S 1 、S 2 は同一特性のものが用いられ
る。
に印加される信号B’に対して他方の検出圧電素子S
2 にはB’に対して反転した位相の電圧B0を印加す
る構成となっており、これにて、B0とB’とが打ち消
される構成となっている。よって、振動検出用電極Sか
らは何も回路的な処理をしなくても正規の振動検出信号
から得られる。よって、回路部品の部品点数を減らすこ
とができる。
波モータの側面図およびそこに構成されている、圧電素
子の電圧供給および出力電圧の取り出しの配線図を示
す。本実施例では、振動検出圧電素子の1端面をGND
電位に接続しており、これにより振動検出用電極Sから
は何も回路的な処理をしなくても正規の振動検出信号が
得られる。よって、実施例5のように圧電素子の枚数の
増やすこと無しに振動検出ができる。
型モーターにおいてフローティング構造など共通電位の
部分を持たない構成とした場合でも簡単な回路構成でモ
ータの共振周波数の検出ができる。
面図。
面図。
側面図。
側面図。
構成の側面図。
ク図。
Claims (4)
- 【請求項1】 弾性体に1以上の駆動用電気一機械エネ
ルギー変換素子部及び検出用電気一機械エネルギー変換
素子部を配した振動型モータの駆動装置において、前記
検出用電気一機械エネルギー変換素子部出力に含まれる
駆動用電気一機械エネルギー変換素子へ印加される周波
信号分をキヤンセル回路を設けたことを特徴とする振動
型モータの駆動装置。 - 【請求項2】 前記キヤンセル回路は前記駆動用電気一
機械エネルギー変換素子部に印加される同波信号と検出
用電気一機械エネルギー変換素子部出力とを合成する合
成回路を有する特許請求の範囲第1項に記載の振動型モ
ータの駆動装置。 - 【請求項3】 前記キヤンセル回路は、前記駆動用電気
一機械エネルギー変換素子部の一面に対して印加される
周波信号と逆位相の周波信号を検出用電気一機械エネル
ギー変換素子部出力とを合成する合成回路を有する特許
請求の範囲第1項に記載の振動型モータの駆動装置。 - 【請求項4】 弾性体に以上の駆動用電気一機械エネル
ギー変換素子部及び検出用電気一機械エネルギー変換素
子部を重ね合わせ方向に配設した振動型モーターの駆動
装置において、前記検出用電気一機械エネルギー変換素
子部を絶縁部材を介して駆動用電気一機械エネルギー変
換素子部に対して配設したことを特徴とする振動型モー
ターの駆動装置。
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